TRƯỜNG
đẠI
HỌC CẦN
T
HƠ
KHOA NÔNG
NGHIỆP
VÀ SINH HỌC ỨNG
DỤN
G
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC
P
H
Ẩ
M
VÕ THỊ
TRANG
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH
X
Ử
LÝ NGUYÊN LIỆU
đ
Ế
N
KHẢ NĂNG
TRÍCH L
Y
ANTHOCYANIN
TỪ BẮP CẢI
T
Í
đại
học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt
kiến
thức và
những kinh nghiệm quý báu cho tôi trong thòi gian qua giúp tôi có hành
trang
vững chắc
tiến bước vào
đời.
Xin chân thành cảm ơn Cô Dương Thi Phượng Liên đã tận tình hướng dẫn và giúp
đỡ
tôi
trong quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành đề tài
này.
Xin chân thành cảm ơn thầy Lý Nguyễn Bình, Trưởng bộ môn Công nghệ Thực
Phẩm
– Khoa Nông nghiệp Và Sinh học Ứng dụng – Trường
đại
học Cần Thơ đã giúp đỡ
và
tạo điều kiện để tôi thực hiện luận văn và hoàn thành quá trình nghiên
cứu.
Xin cảm ơn các bạn lớp Công nghệ Thực Phẩm khóa 29 đã giúp đỡ, góp ý kiến
chân
thành trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm cũng như suốt thời gian học
tập.
Cuối cùng xin gởi lời cảm ơn đến cha mẹ và những người thân đã nuôi dạy, tạo
điều
kiện
cho con học tập và nghiên
iii
DANH SÁCH HÌNH ......................................................................................
iv
TÓM LƯỢC ....................................................................................................
v
CHƯƠNG 1. GIỚI
THIỆU............................................................................. 1
1.1
đặt
vấn
đề
............................................................................................................
1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................
1
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ........................................................
2
2.1 Nguồn nguyên liệu................................................................................................
2
2.1.1 Giới thiệu bắp cải tím ........................................................................................
2
2.1.2 Thành phần hóa
học
...........................................................................................
3
2.2 Một số loại rau quả chứa chất màu
anthocyanin
....................................................
3
2.3 Giới thiệu chất màu anthocyanin...........................................................................
14
3.1.1 Nguyên liệu – Hóa chất sử dụng ......................................................................
14
3.1.2 Dụng cụ - thiết
bị
.............................................................................................
14
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng
dụng
ii
3.2 Phương pháp thí nghiệm .....................................................................................
14
3.2.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên
liệu
đến khả năng chiết tách và độ bền màu anthocyanin .................................................
14
3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình lạnh đông đến hàm lượng
màu
anthocyanin sau khi trích ..........................................................................................
18
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN.......................................................
20
4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết tách
và
độ bền màu anthocyanin ...........................................................................................
20
4.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết
tách
...
5.2 Kiến nghị ...........................................................................................................
34
Một số hình ảnh về thiết bị sử dụng thí nghiệm ........................................................
35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................
36
PHỤ LỤC 1................................................................................................................
v
PHỤ LỤC 2..............................................................................................................
vii
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng
dụng
iii
DANH SÁCH
BẢN
G
Bảng 1. Thành phần hóa học của bắp cải ....................................................................
3
Bảng 2. Một số loại anthocyanin phổ biến ..................................................................
4
Bảng 3. Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin ảnh hưởng bởi nhiệt độ xử lý
và độ
ẩm của nguyên
liệu
..............................................................................................
20
Bảng 4. Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin thu được bởi chế độ xử lý so
với
mẫu đối
chứng
điều
kiện tối ....................................................................................................................
27
Bảng 11: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin còn lại khi đun 95
o
C 15 phút
sau
24 giờ .......................................................................................................................
28
Bảng 12: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin và % còn lại khi đun 95
o
C 15
phút
sau 24
giờ
..............................................................................................................
28
Bảng 13: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin trong các mẫu sau khi trích
ly
.................................................................................................................................
30
Bảng 14: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin còn lại và % còn lại sau 24
giờ
ở
ngoài sáng .............................................................................................................
30
Bảng 15: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin còn lại và % còn lại sau 24
giờ
ở
Hình 6: Quá trình trích ba đoạn giao dòng ..................................................................
9
Hình 7: Quá trình trích nhiều đoạn nghịch dòng .......................................................
10
Hình 8: Sơ đồ quy trình công nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím ................
13
Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1..............................................................................
16
Hình 10: Mẫu nguyên liệu nghiền trước và sau khi cho bốc
ẩm
...............................
17
Hình 11: Dịch anthocyanin sau khi trích
ly
...............................................................
17
Hình 12: Ống nghiệm chứa dịch trích để bảo quản sau 24 giờ ..................................
18
Hình 13: Pha loãng dịch trích 10 lần ở pH=1 và pH 4,5 ...........................................
18
Hình 14: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2............................................................................
19
Hình 15:
đ
ồ
thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin trong các mẫu sau khi xử
lý
........
20
Hình 16:
thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin và phần trăm còn lại sau 24 giờ
ở
điều kiện tối .............................................................................................................
27
Hình 20:
đ
ồ
thị biểu diễn về so sánh mẫu xử lý tốt nhất với mẫu đối
chứng
.............
29
Hình 21:
đ
ồ
thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin trong các mẫu xử
lý
....................
32
Hình 22: Quy trình trích ly anthocyanin từ bắp cải ...................................................
34
Hình 23: Máy so màu Spectrometer..........................................................................
35
Hình 24: Waterbath .................................................................................................
35
Hình 25: Tủ sấy chân không ....................................................................................
35
Hình 26: pH
kế
.........................................................................................................
35
o
C, 50
o
C,
v
à
độ ẩm cần đạt là 15%, 20%, 25%.
đ
ể
thu được hàm lượng anthocyanin cao nhất
c
ầ
n
xử lý nguyên liệu ở nhiệt độ 40
o
C và 15%
ẩ
m
.
Khảo sát ảnh hưởng của quá trình lạnh đông đến hàm lượng màu anthocyanin sau khi
trích. Thí nghiệm tiến hành khảo sát các mẫu lạnh đông, mẫu sấy 40
o
C 15% ẩm,
m
ẫ
u
sấy – lạnh đông.
đ
ể
thu được hàm lượng anthocyanin cao nhất và đạt hiệu quả kinh
biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong một số
loại
rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía
tô,
hoa hibicut, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo
đỏ...
Trong phạm vi nghiên cứu này, nguyên liệu được chọn để chiết tách anthocyanin
là
bắp cải tím với nội dung khảo sát các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm của nguyên liệu,
quá
trình lạnh đông nguyên liệu đến khả năng chiết tách anthocyanin. Thí nghiệm chọn
hệ
dung môi Ethanol – nước - HCl (với tỷ lệ 1:1 và 1%HCl) để chiết tách do qua
nghiên
cứu tài liệu việc sử dụng hệ dung môi này thu được hiệu suất trích tương đối cao
và
đạt hiệu quả kinh
tế.
1.2 Mục tiêu nghiên
c
ứu
Mục đích của thí nghiệm là tìm ra các điều kiện tối ưu để cho hàm lượng
anthocyanin
cao nhất và độ bền màu tốt nhất. Từ đó đề tài tiến hành các nội dung nghiên
cứu:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng
chiết
tách và độ bền màu
anthocyanin.
- Khảo sát ảnh hưởng của quá trình lạnh đông đến hàm lượng màu anthocyanin
hạn
chế vì bắp cải tím thích hợp với những vùng núi cao hoặc nơi có mùa đông
lạnh.
Bắp cải tím sinh trưởng tốt nhất ở khu vực có nhiệt độ trung bình ngày 15-20
o
C,
nhiệt
độ dao động nhiệt độ ngày và đêm là 5
o
C. Vùng nhiệt đới chỉ gặp điều kiện này ở
nơi
có độ cao trên 800m so với mực nước biển. Nhiệt độ vượt quá 25
o
C bắp cải vẫn
phát
triển nhưng khả năng cuộn bắp hạn chế. Vì thế ở Việt Nam bắp cải tím được
trồng
nhiều ở
đ
à
Lạt.
Bằng phương pháp tối ưu hoá thực nghiệm trong quá trình chiết tách, đã xác
định
được hàm lượng anthocyanin trong bắp cải tím
đ
à
Lạt chiếm khoảng
1,11%.
Sắc tố chính được chiết xuất từ bắp cải tím đó là cyanidin 3,5-diglucoside của hệ
d
e
2.1.2 Thành phần hóa
học
Bảng 1.
Thành
phần hóa học của bắp
c
ả
i
Thành
phần Hàm
lượng
vitamin K 73.35
mcg
vitamin C 30.15
mg
dietary fiber 3.45
g
Mangan 0.18
mg
Vitamin B6 (pyridoxine) 0.17
mg
folate 30.00
mcg
Acid béo omega- 3 0.17
g
vitamin B1 (thiamin) 0.09
mg
vitamin B2 (riboflavin) 0.08
sống
hay hấp chín, thì thỏ sẽ không bị bướu
cổ.
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng
dụng
4
2.2 Một số loại
rau
quả chứa chất màu
a
n
t
h
ocy
a
n
i
n
Chất màu anthocyanin thường có trong những loại rau quả có màu đỏ, xanh và
tím
như: dâu tây, bắp cải, vỏ nho, hoa
hồng…
Bảng 2. Một số loại
anthocyanin
phổ
b
iế
n
Cây
Anthocyanin
n
t
h
ocy
a
n
i
n
2.3.1 Khái
qu
á
t
Anthocyaninlà mono – hay diglucozit do gốc đường glucose, galactose hoặc
ramnose
kết
hợp với gốc aglucon có màu gọi là anthocyanidin (anthocyanidol). Aglucon
của
chúng
có cấu trúc cơ bản được mô tả trong hình 1. Các gốc đường có thể được
gắn
vào vị
trí 3,5,7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít. Phân
tử
anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi
là
diglycozit. Do đó khi thủy phân anthocyanin thu được đường và
anthpocyanidin.
Anthocyaninhòa tan trong nước, còn các anthocyanidol thì không hòa tan trong
nước.
Các anthocyanidol và anthocyaninlà những chất tạo nên màu sắc cho hoa quả.
1
và
R
2
,
thường là H, OH hoặc
OCH
3
.
2.3.2 Tính chất của
a
nthoc
y
a
nin
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân
cực
nên tan tốt trong dung môi phân
cực
Anthocyanin hòa tan tốt trong nước và trong dịch bão hòa. Khi kết hợp với đường
là
cho phân tử anthocyanin hòa tan
hơn.
Màu sắc anthocyanin thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu có mặt và
nhiều
yếu tố khác,… Khi tăng số lượng nhóm OH trong vòng benzene thì màu càng
xanh
đậm.
Mức độ methyl hóa các nhóm OH ở vòng benzene càng cao thì màu càng đỏ.
Nếu
thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp
thụ
càng
mạnh.
Tóm lại, trong môi trường acid, các anthocyanin là những bazơ mạnh và có thể
tạo
muối bền vững với acid. Anthocyanincũng có khả năng cho muối với bazơ. Như
vậy
chúng có tính chất amphote. Muối với acid thì có màu đỏ, còn muối với kiềm thì
có
màu
xanh.
2.3.3 Tác
dụng
Hình 4: Màu
anthocyanin
thay đổi theo
p
H
(h t t p
: / /
w
w
a
- 3 . h t
m l )
Chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu
sắc
hấp dẫn cho mỗi sản
phẩm.
Anthocyanin là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí
như:
Khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy
hóa
các sản phẩm thực
phẩm
Hạn chế sự suy giảm sức đề
kháng
Có tác dụng làm bền thành mạch, chống
viêm
Hạn chế sự phát triển của các tế bào ung
thư
Tác dụng chống các tia phóng
xạ.
2.3.4 Một số ứng dụng thương mại của
a
nthoc
y
a
nin
Những sử dụng chất màu
trong
sản xuất đồ uống Có
cồ
n
.
Một nghiên cứu được thực hiện về khả năng sử dụng chất màu tự nhiên trong sản
xuất
những đồ uống có cồn: rượu vodkas, rượu vang, rượu
mùi.
Sử dụng chất màu
trong
sản xuất
k
e
m
.
Chất màu anthocyanin được sử dụng trong sản xuất kem. Những kết quả của các
quá
trình nghiên cứu thí nghiệm đã cho rằng chất màu đó có thể được dùng cho sự
sản
xuất của hai loại kem: dâu dại và nho đen. Sự sản xuất của kem nho đen được
phối
trộn đều với thành phần chính (kem trắng) trong tỉ lệ của 1: 1 và màu thu được là
màu
hồng tươi. Nếu chất màu được trộn đều với thành phần chính trong tỉ lệ của 1: 20,
màu
sẽ là màu hồng của hoa tử đinh hương là đặc trưng của kem dâu
dại.
2.4 Phương pháp
pha.
Pha
trích
Nguyên
liệu
Pha
rafinat
Dung
môi
Hình 5: Quá
trình trích
ly một
đ
o
ạ
n
Trích ly nhiều đoạn giao dòng:
đ
ây
là sự kéo dài của quá trình trích ly một đoạn
trong
đó pha rafinat đi liên tục qua mỗi đoạn để được tiếp xúc với dung môi mới. Quá
trình
cũng có thể thực hiện liên tục hay gián
đoạn.
Pha trích
1
Pha trích
2
Pha trích
3
Hình 6: Quá
trình trích
ba đoạn giao
dòng
Trích ly liên tục nhiều đoạn nghịch
dòng:
Nguyên liệu và dung môi đi ngược chiều nhau. Nguyên liệu đi vào đầu này còn
dung
môi
đi vào đầu kia. Hai pha trích và pha rafinat liên tục đi ngược chiều nhau qua
mỗi
đoạn
cuối cùng được hai dòng sản phẩm. Quá trình này cần ít đoạn trích hơn quá
trình
nhiều
đoạn giao dòng với cùng 1 lượng dung môi hoặc cần ít dung môi hơn với
cùng
số đoạn
trích.
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng
dụng
10
Nguyên
liệu
Pha
rafinat
đ
oạn
tăng, thời gian trích ly giảm ta thực hiện bằng cách tăng tỉ lệ dung môi so với
nguyên
liệu.
Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với dung môi: cần tăng diện tích tiếp xúc
giữa
nguyên liệu với dung môi bằng cách nghiền nhỏ.Nó còn làm vỡ cấu trúc tế bào,
thúc
đẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và vật liệu. Tuy nhiên, kích thước
và
hình dạng của vật liệu sau khi làm nhỏ cũng có giới hạn vì nếu chúng quá mịn sẽ
bị
lắng động lên lớp nguyên liệu, tắc các ống mao dẫn khó trích
ly.
Tính chất của vật liệu cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trích ly như độ ẩm
của
nguyên
liệu.
Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phần tử chất hòa
tan
chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phần tử dung môi, tuy nhiên nhiệt độ
là
yếu tố giới hạn, vì khi nhiệt độ cao quá có thể xảy ra các phản ứng khác không
cần
thiết gây khó khăn cho các quá trình công
nghệ...
Thời gian trích ly cũng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Khi thời gian tăng lên
lượng
chất khuếch tán tăng nhưng thời gian phải có giới hạn, khi đã đạt được mức độ trích
ly
cao nhất nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh
Có nhiều cách gia nhiệt vật thể và cũng có nhiều cách vận chuyển ẩm từ bề mặt
vật
thể vào môi trường. Tương ứng có nhiều phương pháp sấy khác
nhau.
Quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá
trình
truyền
nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy. Quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra
ngoài
bề mặt
sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt sấy vào môi
trường.
đ
ể
quá trình sấy diễn ra nhanh cần sử dụng nhiệt độ cao để có thể tách ẩm nhanh
ra
khỏi vật thể, tuy nhiên có một số nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt vì thế cần sấy ở
nhiệt
độ thấp và thời gian ngắn để sấy khô vật liệu. Do đó người ta thường sử dụng thiết
bị
sấy
chân không để có thể sấy ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn, giúp nguyên liệu
sau
khi
sấy ít bị biến
đổi.
Sấy chân
kh
ô
n
:
Quá trình sấy diễn ra ở nhiệt độ thấp cho nên tránh những biến đổi không mong
muốn
xảy ra ở nhiệt độ cao như vitamin C,
maillard,….
Thời gian sấy chân không ngắn hơn so ẩm thoát ra nhanh hơn vì hiệu quả truyền
nhiệt
tốt và chính áp suất thấp làm cho chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước
trong
buồng sấy và trên bề mặt nguyên liệu tăng nên nước thoát ra nhanh
hơn.
Do môi trường chân không nên có ít khí O
2
nên trong quá trình sấy ít xảy ra các
biến
đổi màu sắc và mùi vị như quá trình oxi hóa sản phẩm. Do đó chất lượng sản
phẩm
được duy
trì.
Do quá trình sấy được thực hiện trong môi trường kín nên nó đảm bảo an toàn
cho
công nhân khi sấy các sản phẩm độc hai nguy hiểm như chất độc, thuốc
nổ..
Nó giúp ít tốn năng lượng hơn do sấy trong thời gian ngắn và nhiệt độ
thấp.
Khuyết
điểm
Do đặc trưng của phương pháp này là gia nhiệt qua sự tiếp xúc của nguyên liệu
với
buồng sấy nên tốc độ tăng nhiệt độ của nguyên liệu trong sấy chân không bị hạn
r
y
e
r
s
S
y
s te
m
s / c h o o s i n g
a
v
a
c u u
m d
r
y
dịch
màu
nhiều.
2.8 Quy
trình
công nghệ chiết tách
Anthocyanin
từ bắp cải
t
í
m
Nguyên
liệu
Rửa sạch
bằng
nước, để
ráo
Cân
(20g/gói)
Nghiền
nhỏ
Xử
lý
Ngâm trong dung
môi
Trích
ly
Dịch
trích
Phân
dụng
Bắp cải tím
Ethanol
HCl 1%
KCl
CH
3
COONa
3.1.2 Dụng cụ - thiết
bị
- Máy đo quang phổ -
Waterbath
- pH kế - Thiết bị sấy chân
không
- Tủ lạnh
đông
3.2 Phương pháp thí
n
g
h
iệ
m
3.2.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm
n
g
u
y
ê
n
gồm:
o
A
1
là
nhiệt độ 10-15
0
C
(để bốc hơi nước trong tủ
lạnh)
o A
2
là nhiệt độ
40
0
C
o A
3
là nhiệt độ
50
0
C
Nhân tố B là độ ẩm sau khi bốc ẩm, bao
gồm:
o B
1
là độ ẩm 15% (±
0,5%)
o B
2
B
2
A
1
B
2
A
2
B
2
A
2
B
3
B
3
A
1
B
3
A
2
B
3
A
3
B
3
A1B1: Mẫu bốc ẩm 10-15
o
A3B3: Mẫu bốc ẩm 50
o
C độ ẩm
25%
Mẫu sau khi đã cô đặc kiểm tra độ bền màu ở 3 điều kiện giữ ngoài sáng, điều kiện
tối
và đun 95
0
C thời gian 15 phút và giữ trong thời gian 24 giờ để tìm mẫu có độ bền
màu
nhất.
Copyright: Tài liệu đại học ©